[发明专利]一种高强塑积合金钢的TWIP钢线材轧制方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金钢的加工领域，具体属于一种高强塑积合金钢的TWIP钢线材轧制方法。 

背景技术

随着能源和环境问题的日益突出，轻量化已成现代汽车的发展趋势，由此对汽车用钢的强韧性水平有了更高的要求。此外，为了提高汽车的被动安全性能，要求汽车用钢有尽可能高的吸能本领，即具有高强塑积。为实现这一目的，近年来世界主要汽车钢生产企业及研究部门开展了集中攻关研究，开发出一系列兼有高强度和高塑性的汽车车身用钢，如双相(DP)钢、相变诱发塑性(TRIP)钢以及孪晶诱导塑性(TWIP)钢，其中以TWIP钢综合性能最佳。该合金主要化学成分为：C0.03%，Mn:2530%，Al3%，Si3%，其余为Fe，其主要性能特点为：断后伸长率一般80%，抗拉强度一般650MPa，强塑积达50000MPa％以上，是高强韧性TRIP钢的2倍。此外，TWIP钢还具有很高的吸能本领，室温下吸能本领可达0.5J/mm3，是传统深冲钢的2倍以上。除了在汽车领域有重要的应用以外，TWIP钢在桥梁、建筑、低温容器等其它有高强韧性要求的结构中也有广泛的应用前景。 

关于TWIP钢高塑性产生的机制目前已有较一致的认识，有关合金成分、组织与性能特点等方面也有一些研究报道。但是，有关TWIP钢熔炼、锻造和轧制等重要热加工工艺的研究尚未见有报道，这些过程不仅是决定材料化学成分、晶体组织与力学性能的关键过程，还是实际材料和产品生产必不可少的工艺过程。对这些过程中材料成分和组织演化规律及其机制进行研究，获得优化的工艺参数，从而为实际生产提供设计依据，是TWIP钢走向应用亟待解决的问题。 

对于熔炼过程而言，由于TWIP钢含有高比例的Mn、Al和Si，这些元素在熔炼过程中彼此之间以及与熔炼环境（气氛和炉衬）之间将产生复杂的物理化学反应，有很强的非金属夹杂物形成倾向，同时熔炼过程中Mn还极易挥发，使熔体纯净度提高及合金成分精确控制非常困难。此外，Al和Si因与Fe有较大的密度差，在凝固过程中很容易发生宏观偏析，导致材料组织和性能均匀性、一致性较差。为防止或减少上述缺陷的产生和残留，须严格控制熔炼气氛、熔炼温度、精炼及 静置时间、浇注温度及速度等参数。 

高Mn含量的合金钢因变形抗力及热裂倾向性较大，塑性加工较难，而TWIP钢不仅含有高达30%的Mn，而且还含有较高的Al和Si，加上凝固过程产生的偏析、夹杂和缩松等缺陷，其塑性加工更难，变形过程中极易产生裂纹而导致坯料报废。因此，必须严格控制锻造和轧制等塑性加工前的均匀化处理方法，合理设计塑性变形温度、塑性变形速率、一次变形量及变形方法，才能保证终成形材料内部组织和外观质量达到较高水平。 

高强塑积合金钢是一种含有高浓度易挥发和易偏析合金元素的铁基材料，采用真空感应炉熔炼和浇注。轧制前，先将铸坯锻造成45-45mm截面的方坯，然后通过本发明的轧制技术，将锻坯轧制成Φ6×16mm的线材。该钢铸态组织存在一定的低熔点组元的宏、微观偏析和较多的非金属夹杂物，轧制加工时极易发生开裂或过烧。 

综上所述，熔炼、锻造和轧制等热加工过程关乎TWIP钢组织、性能及成形的基本工艺过程，优化并掌握这些过程的工艺技术，对于实现该材料及产品的高性能及可靠应用来说无疑是极其重要的。由于该材料成分及热物性的特殊性，热加工工艺要求高、难度大，目前尚无成熟的技术可以借鉴。 

发明内容

本发明提供了一种高强塑积合金钢线材的轧制方法，通过对轧制前均匀化热处理、轧制温度、轧制方法等参数的精确控制，保证最终材料获得所需的变形组织和外观几何精度。 

本发明采用技术方案如下： 

一种高强塑积合金钢的TWIP钢线材轧制方法，包括有以下操作步骤： 

a、正式轧制前先用TWIP钢坯料试轧，根据轧制棒料三点不同位置、相互垂直两个方向上的直径，调整轧辊间隙，直至达到要求为止； 

b、轧制前，以6-8℃/min的加热速率将锻坯加热至1050±30℃，加热炉为反射炉，保温1±0.2小时，进行均匀化处理； 

c、均匀化处理后，将锻坯从炉内取出迅速送入轧辊，轧辊机为横列式二辊线材机组，开轧和终轧温度分别为1050±30℃和850±30℃，经4道轧辊、1火完成，轧成直径为6-16mm的线材。 

所述的步骤c、均匀化处理后，将锻坯从炉内取出迅速送入轧辊，轧辊机为横列式二辊线材机组，开轧和终轧温度分别为1050℃和850℃，经4道轧辊、1 火完成，轧成直径为6-16mm的线材。